您实际上可以通过错误编程来破坏FPGA吗？

您实际上可以通过错误地编程来破坏 FPGA吗？

我真的是个软件专家。众所周知，如果您的软件错误，则可能会破坏各种重要数据，甚至可能使整个计算机崩溃。但是，仅通过编程就很难对计算机造成物理损坏。

（有无数传言称暂停并着火指令，或者能够重新刷新系统固件以使主板变砖，或者在显卡中编写不正确的值来油炸显示器。但是这些似乎完全是在：谣言。有关所有过时的硬件的信息。用不好的编程来破坏现代计算机设备似乎真的非常困难。）

使用FPGA，您（至少在名义上）将各个电路连接在一起。在错误的情况下可能发生物理损坏似乎是完全合理的。

例如，您可以编写一些VHDL，要求将两个输出捆绑在一起。如果他们输出不同的逻辑电平，我想那可能会炒东西。（我希望您的综合工具会大声疾呼您不要这样做……但是我不知道这样的工具是否真的实现了该级别的错误检查。）

在综合工具中偶然选择错误的FPGA模型似乎也是很有可能的，因此最终尝试使用旨在用于某些完全不同模型的位流对芯片进行编程。我不知道该怎么办，但我怀疑那是“不好的”。

因此，您肯定可以将FPGA芯片错误地连接到电路的其余部分。例如，如果您弄乱了引脚号，则可能最终会导致电路板尝试驱动FPGA本身也试图驱动的I / O引脚。I / O引脚通常是否具有针对此类错误的“保护”？还是会炸薯条？

在综合工具中偶然选择错误的FPGA模型似乎也是很有可能的，因此最终尝试使用旨在用于某些完全不同模型的位流对芯片进行编程。

通常，编程软件会查询正在编程的部件的部件号，并拒绝以意在用于其他型号FPGA的比特流进行编程。

如果使用不完全正确长度的位流进行编程，则该部件本身通常也将拒绝启动（对于不同芯片的位流具有相同的长度，这是非常罕见的）。

您肯定可以将FPGA芯片错误地连接到电路的其余部分。例如，如果您弄乱了引脚号，则可能最终会导致电路板尝试驱动FPGA本身也试图驱动的I / O引脚。

这是错误编程会损坏FPGA的最可能方法。

另一种方法是对非常消耗资源的设计进行编程，并以高频运行它（这样会消耗大量功率），然后在没有足够散热片的FPGA上运行它。

I / O引脚通常是否具有针对此类错误的“保护”？还是会炸薯条？

输出引脚将“经常”在短路状态下存活几秒钟甚至几分钟。但是没有任何保证。

除少数几个例外外，工具通常无法让您访问实际的硅基元，因此最终用户工程师很难将电气无效的设计*加载到基于SRAM的FPGA中，除非可能是无意间发现了一个工具错误。

基于闪存的FPGA可能会因某些无效负载而损坏其可重编程性。OTP FPGA甚至会被有效的配置负载隐式“损坏” ，因为它永远无法更改。

最终，最接近您所要询问的内容以及与您的HCF示例最接近的是将产生无法忍受的热应力的配置。功耗是由时钟频率和音量*所使用逻辑的活动直接驱动的，因此，如果您可以诱骗工具以最大时钟无用地切换芯片上的大多数触发器（有多种方法...），那么您就可以生产一个非常有效的加热器，它将超过大多数常规使用的冷却系统。这只是一个问题，如果有东西在烹饪之前就将其关闭。当然，工具中也包含功耗估算模型，如果您不对所提供的时钟信号撒谎，这些模型可能会合理预测。

（*您躺在工具上会引起一类有趣的“非bug”电气问题，虽然不一定会造成物理破坏，但仍然令人惊讶。如果您提供的时钟与您所说的时钟不同，或者只是不稳定，您可以违反同步块RAM单元上的地址设置时序，并通过缩短它们和破坏其内容的方式进行某些操作-因此，例如，您可以查看设计中指定为ROM的内容实际上在运行时更改，只需尝试要读一个坏钟吧。但我不相信这是物理破坏）

最可能的事情是通过驱动已经被驱动的引脚来违反GPIO的电流额定值。一些FPGA具有可设置的电流限制或可变的输出驱动器，因此如果您没有正确完成端口映射，这可以帮助/伤害您。无论如何，在编程之前，您都应该仔细检查端口列表，因为诸如交换插针之类的错误可能要花费数小时才能解决，因此最好提前解决这些错误并确切知道固件打算做什么。（除非您喜欢发现错误的快感）

HDL本身通常不允许您将两个输出连接到同一根导线，并且如果您确实有这样做的代码，则将停止合成并使您纠正错误。

双向端口可能会引起问题，但您应该在这些端口上安装限流电阻。

与微控制器一样，通过从每个引脚汲取最大电流（或更多），您总是可以超过每个IO bank的最大总电流。除非FPGA内置针对此类情况的保护措施，否则可能会导致损坏。

另一种可能性是形成一个组合环路，该环路周期性地变得亚稳态，或者以比FPGA架构所设计的要处理的频率高得多的频率振荡（几个GHz）。这将导致局部过热，从而可能在芯片级热保护启动之前对物理造成损害。也就是说，假设有这样的保护措施：如果温度过高不会导致关机，您只需提出一个解决方案。非常耗电的电路，并使其在冷却不足的情况下运行。

动态重新配置还可以绕过保护措施，以防止内部基元的无效配置，在静态配置的情况下，开发工具可能会强制执行这些配置。例如，您可以以超过其最大内部频率的方式配置PLL，或者一次通过两个源馈送同一条互连线，或者强制高压IO组中的引脚使用其低压收发器（如LVDS） 。